兩棲裝甲車輛戰(zhàn)場(chǎng)生存能力評(píng)估模型研究*

鄭翔玉 陳曉磊 黃雁群 蔡宏圖

(1.陸軍軍官學(xué)院 合肥 230031)(2.海軍蚌埠士官學(xué)校 蚌埠 233012)

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兩棲裝甲車輛戰(zhàn)場(chǎng)生存能力評(píng)估模型研究*

鄭翔玉1陳曉磊1黃雁群2蔡宏圖1

(1.陸軍軍官學(xué)院 合肥 230031)(2.海軍蚌埠士官學(xué)校 蚌埠 233012)

闡述了兩棲裝甲車輛生存能力的概念,分析了進(jìn)行兩棲裝甲車輛生存能力評(píng)估的重要意義,建立了兩棲裝甲車輛生存能力評(píng)估指標(biāo)體系。結(jié)合模糊綜合評(píng)判和層次分析法,提出了一種基于模糊層次分析法的兩棲裝甲車輛生存能力評(píng)估模型,由指標(biāo)歸一化模型、指標(biāo)體系權(quán)重確定模型和多級(jí)模糊評(píng)估模型三部分組成。結(jié)合實(shí)例計(jì)算驗(yàn)證,該模型能夠針對(duì)兩棲裝甲車輛生存能力評(píng)估指標(biāo)復(fù)雜而模糊的特點(diǎn),用定性和定量相結(jié)合的方法,得出了客觀的評(píng)價(jià)結(jié)果。

兩棲裝甲車; 生存能力評(píng)估; 模糊層次分析法

Class Number TP391.9

1 引言

武器系統(tǒng)生存能力的研究是隨著武器裝備的發(fā)展和相應(yīng)的作戰(zhàn)使用的需求而發(fā)展的,無(wú)論對(duì)武器裝備的研制還是作戰(zhàn)使用都必須高度重視生存能力的研究(包括提高生存能力的硬件措施研究和作戰(zhàn)使用的軟件研究),其中一項(xiàng)最基本的工作就是對(duì)武器系統(tǒng)或作戰(zhàn)系統(tǒng)進(jìn)行生存能力評(píng)估[1]。兩棲裝甲車輛的生存能力是指兩棲裝甲車輛在對(duì)抗過(guò)程中保持戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能不遭受重大損失,能連續(xù)、有效地執(zhí)行規(guī)定任務(wù)的一種能力?，F(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境的復(fù)雜化對(duì)兩棲裝甲車輛的戰(zhàn)場(chǎng)生存能力提出了更高的要求。

目前,從國(guó)內(nèi)外公開(kāi)發(fā)表的文獻(xiàn)來(lái)看,有關(guān)裝甲裝備生存能力評(píng)估的研究較少,主要集中在毀傷評(píng)估和易損性評(píng)估上,不能反應(yīng)整個(gè)戰(zhàn)場(chǎng)的態(tài)勢(shì)和裝甲裝備除防護(hù)性能之外的其他效能。本文結(jié)合戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境以及戰(zhàn)術(shù)運(yùn)用,采用模糊層次分析法構(gòu)建兩棲裝甲車輛的戰(zhàn)場(chǎng)生存能力評(píng)估模型,為裝備的論證、設(shè)計(jì)和改進(jìn)提供可靠的決策依據(jù)。

2 兩棲裝甲車輛生存能力評(píng)估指標(biāo)體系層次結(jié)構(gòu)

兩棲作戰(zhàn)是軍隊(duì)對(duì)據(jù)守海島、海岸之?dāng)车亩珊＿M(jìn)攻行動(dòng),目的是奪取敵占島嶼、海岸等重要目標(biāo),或在敵岸建立進(jìn)攻出發(fā)地域,為爾后的作戰(zhàn)行動(dòng)創(chuàng)造條件。現(xiàn)代條件下的登陸作戰(zhàn)是陸、海、空三軍協(xié)同作戰(zhàn)最復(fù)雜、最困難的作戰(zhàn)類型。主要特點(diǎn)是:作戰(zhàn)行動(dòng)受海區(qū)自然條件影響大;強(qiáng)渡海區(qū),敵前登陸,背水攻擊;戰(zhàn)況變化急劇,指揮協(xié)同復(fù)雜,后勤保障困難。登陸作戰(zhàn)通常要有先期作戰(zhàn),包括奪取制空權(quán)、制海權(quán)等,進(jìn)行預(yù)先火力準(zhǔn)備和預(yù)先掃雷破障等作戰(zhàn)行動(dòng)。兩棲機(jī)械化部隊(duì)主要用于兩棲作戰(zhàn)中的登陸階段[2]。

一般地,裝甲裝備的生存能力主要取決于裝甲裝備的敏感性PH及易損性Pk/H,評(píng)價(jià)其生存能力可使用生存概率進(jìn)行分析[3]。但由于生存概率計(jì)算涉及敵人的威脅活動(dòng)概率,裝甲裝備被敵探測(cè)、識(shí)別及跟蹤的概率,敵火力開(kāi)火,威脅飛行物的飛行和彈頭的撞擊及爆炸的概率和敵兵器擊中的概率,而這些概率往往在分析過(guò)程中難以量化,所以也就難以客觀地進(jìn)行評(píng)價(jià)。裝甲裝備的敏感性和易損性又可表現(xiàn)為車輛自身效能、戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境因素、戰(zhàn)場(chǎng)保障能力等各個(gè)方面。因此,可以采用由上述三個(gè)指標(biāo)構(gòu)成的評(píng)價(jià)體系來(lái)評(píng)價(jià)兩棲裝甲車輛的機(jī)動(dòng)生存能力,如圖1所示。

圖1 兩棲裝甲車輛生存能力評(píng)估指標(biāo)體系層次結(jié)構(gòu)圖

3 兩棲裝甲車輛生成能力評(píng)估模型

兩棲裝甲車輛生存能力指標(biāo)相對(duì)模糊性、多層次性和復(fù)雜性的特點(diǎn)決定了采用常用的評(píng)估方法很難取得良好的評(píng)估效果[4]。本文綜合集成模糊理論和層次分析法,設(shè)計(jì)了基于模糊層次分析法的評(píng)估模型來(lái)實(shí)現(xiàn)兩棲裝甲車輛生存能力的評(píng)估。層次分析法采用定性和定量相結(jié)合的方法處理各指標(biāo)因素的特點(diǎn),具有系統(tǒng)、靈活、簡(jiǎn)潔的特點(diǎn)。模糊方法采用模糊集對(duì)指標(biāo)進(jìn)行分析以彌補(bǔ)層次分析的不足。對(duì)于兩棲裝甲車輛生存能力評(píng)估的模糊層次粉刺模型由歸一化模型、指標(biāo)體系確定模型和多級(jí)模糊評(píng)估模型三部分組成

3.1 指標(biāo)歸一化模型

對(duì)于兩棲裝甲車輛生存能力的評(píng)估,概念相當(dāng)模糊,難以用較為準(zhǔn)確的語(yǔ)言進(jìn)行描述。在此,評(píng)語(yǔ)由高到低組成的評(píng)語(yǔ)集為

V={強(qiáng)、較強(qiáng)、一般、弱}

對(duì)評(píng)語(yǔ)集進(jìn)行量化,給出評(píng)分準(zhǔn)則,當(dāng)V≥0.9時(shí),兩棲裝甲車輛的生存能力判定為強(qiáng);當(dāng)0.7≤V<0.9時(shí),判定為較強(qiáng);當(dāng)0.6≤V<0.7時(shí),判定為一般;當(dāng)0

3.2 指標(biāo)體系權(quán)重確定模型

由于各指標(biāo)因素對(duì)兩棲裝甲車輛生存能力的影響程度不同,為體現(xiàn)著這種差異,就需要對(duì)各指標(biāo)賦予相應(yīng)的權(quán)值。權(quán)值采用層次分析法與專家調(diào)查法相結(jié)合的方法確定。為克服由一位專家確定目標(biāo)權(quán)重時(shí)帶有的主觀性問(wèn)題,這里采用專家調(diào)查法,讓多位專家同時(shí)確定兩輛指標(biāo)間的相對(duì)重要程度,指標(biāo)間的相對(duì)重要程度用1～9標(biāo)度法表示。

表1 判斷矩陣中各元素的確定

通過(guò)專家調(diào)查,由各位專家通過(guò)各準(zhǔn)則層下的指標(biāo)之間的重要性兩兩比較,可以構(gòu)造出指標(biāo)層相對(duì)于準(zhǔn)則層的模糊判斷矩陣A,計(jì)算各指標(biāo)權(quán)重的步驟是:

1) 計(jì)算判斷矩陣每一行元素的乘積

(1)

2) 計(jì)算Mi的n次方根

(2)

(3)

則?=(?1,?2,…,?n)T為所求權(quán)重向量(特征向量)

4) 計(jì)算最大特征根λmax

(4)

5) 一致性檢驗(yàn)

人們對(duì)復(fù)雜事物的各因素,采取兩兩比較時(shí),不可能做到判斷的完全一致性,存在估計(jì)誤差,這必然導(dǎo)致特征值及特征向量有偏差,因此需要對(duì)其進(jìn)行一致性檢驗(yàn)[6]。

表2 平均隨機(jī)性一致性指標(biāo)

當(dāng)CR(n)<0.1時(shí),可認(rèn)為判斷矩陣具有滿意的一致性,則?=(?1,?2,…,?n)T為各驗(yàn)收評(píng)估指標(biāo)權(quán)重值。否則,應(yīng)重新調(diào)整判斷矩陣中的元素,直到具有滿意的一致性為止。

3.3 多級(jí)綜合評(píng)估模型

下面以B級(jí)指標(biāo)綜合評(píng)判為例介紹

設(shè)指標(biāo)ci隸屬于評(píng)分等級(jí)第k級(jí)評(píng)語(yǔ)的隸屬度為rijk,則Bj的評(píng)判矩陣為

(5)

若指標(biāo)ci為定量指標(biāo),根據(jù)ci的指標(biāo)類型,應(yīng)用定量指標(biāo)的規(guī)范方法進(jìn)行處理。假如,對(duì)ci進(jìn)行處理后得到的標(biāo)準(zhǔn)值ui=4.5,對(duì)照表3,則rij1=1,rijk(1

表3 評(píng)估指標(biāo)的評(píng)分等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

若ci為定性指標(biāo),則由專家法:

因此,對(duì)于指標(biāo)Bj的綜合評(píng)價(jià)為:

A級(jí)指標(biāo)和總目標(biāo)的綜合評(píng)判與B級(jí)指標(biāo)的評(píng)判方法類似,這里不再贅述。

4 兩棲裝甲車輛生存能力評(píng)估實(shí)例分析

根據(jù)本文提出的指標(biāo)體系和模型,對(duì)某型號(hào)兩棲裝甲車輛生存能力進(jìn)行評(píng)估檢驗(yàn)。

4.1 計(jì)算影響生存能力的指標(biāo)權(quán)重

利用層次分析法,向?qū)＜易稍兇_定各層指標(biāo)因素權(quán)重。通過(guò)分析得到了各層指標(biāo)體系的權(quán)重系數(shù):

Wa=(0.494,0.401,0.105);

Wb1=(0.463,0.201,0.125,0.211);

Wb2=(0.324,0.361,0.315);

Wb3=(0.278,0.427,0.295);

Wc1=(0.456,0.494,0.050);

Wc2=(0.454,0.339,0.207);

Wc3=(0.332,0.351,0.317);

Wc4=(0.313,0.294,0.225,0.268);

Wc5=(0.547,0.453);

Wc6=(0.203,0.211,0.206,0.194,0.186);

Wc7=(0.347,0.353,0.320)。

判斷性矩陣均經(jīng)過(guò)了一致性檢驗(yàn)。

4.2 確定模糊評(píng)判矩陣

共選取10位專家,以兩棲登陸作戰(zhàn)環(huán)境下的某兩棲裝甲車輛為例,確定C級(jí)指標(biāo)向量建立灰色評(píng)估矩陣。

4.3 生存能力綜合評(píng)估

1)B級(jí)指標(biāo)評(píng)估

B1=Wc1Rc1=(0.034,0.419,0.476,0.071);…;

B7=Wc7Rc7=(0,0.364,0.499,0.157);

B8=(0.056,0.581,0.371,0);…;

B10=(0.063,0.586,0.211,0.141)。

對(duì)于指標(biāo)bi的綜合評(píng)分結(jié)果如下:b1=2.216,…,b7=2.248,b8=2.706,…,b10=2.571。

2)A級(jí)指標(biāo)評(píng)估

A1=Wb1Rb1=(0.103,0.475,0.355,0.067);

A2=Wb2Rb2=(0.089,0.427,0.361,0.124);

A3=Wb3Rb3=(0.034,0.593,0.331,0.041)。

對(duì)于指標(biāo)ai的綜合評(píng)分結(jié)果如下:a1=2.614,a2=2.483,a3=2.612。

3) 總體評(píng)估

Q=WaRa=(0.104,0.486,0.375,0.035),得出兩棲裝甲車輛的生存能力總評(píng)分為:V=2.67,可得出該兩棲裝甲車輛生存能力的評(píng)估結(jié)果為“一般”。

5 結(jié)語(yǔ)

在兩棲裝甲車輛的作戰(zhàn)運(yùn)用中證明,進(jìn)行生存能力的研究是非常必要的。但同時(shí)也說(shuō)明,過(guò)高的生存能力要求也是不適宜的,過(guò)高的生存能力不但會(huì)使裝備的成本大大增加,而且還會(huì)降低武器裝備的作戰(zhàn)效能。從兩棲裝甲車輛生存能力模型分析結(jié)果可以看出,要提高兩棲裝甲車輛的生存能力,增強(qiáng)其機(jī)動(dòng)能力和火力是最重要的。

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Survivability Evaluation Models of Amphibious Armored Vehicles

ZHENG Xiangyu1CHEN Xiaolei1HUANG Yanqun2CAI Hongtu1

(1. Army Office Academy, Hefei 230031)(2. Bengbu Naval Petty Officer Academy, Bengbu 233012)

This paper makes an exposition of the conception about the survivability evaluation of amphibious armored equipment, and analyzes the significance of survivability evaluatiion. And then the survivability evaluation index system is established. According to fuzzy comprehensive evaluation and analysis hierarchy process, survivability evaluatiion model is built based on fuzzy analytical hierarchy process, which is composed of index normalized model, weights of indexes confirmed model, and multi-level fuzzy evaluation model. Moreover, case study is implemented to verify the validity of model with the combination of qualitative and quantitative methods.

amphibious armored vehicle, survivability evaluation, fuzzy analytical hierarchy process

2015年4月3日,

2015年5月29日

學(xué)院科研學(xué)術(shù)基金(編號(hào):2014XYJJ-081)資助。

鄭翔玉,男,碩士,講師,研究方向:裝甲裝備運(yùn)用。陳曉磊,男,碩士,講師,研究方向:車輛新材料。黃雁群,男,助教,研究方向:兩棲裝備運(yùn)用。蔡宏圖,男,碩士,講師,研究方向:炮兵軍事指揮。

TP391.9

10.3969/j.issn.1672-9730.2015.10.023